模拟土样有机碳和矿物质对TCE吸附贡献的实验研究

为研究均一介质条件下有机碳含量及矿物质对TCE吸附行为的影响,简化了土壤环境的复杂性和异质性,以固定矿物质(高岭土∶石英砂=3∶7)作为土壤基体,添加不同质量分数的腐殖质(foc=0.16%~2.29%)配制成模拟土样,进行矿物质和模拟土样对TCE的吸附批实验。实验结果显示,TCE的吸附等温线呈非线性。随有机碳含量增加,表现为线性吸附增强,矿物质对TCE的吸附贡献随有机碳含量增加而减小。foc>0.82%时,矿物质对吸附作用的贡献率<5%;foc>1%时,可以基本忽略矿物质对吸附的影响。此外,TCE初始浓度也会影响有机碳和矿物质的吸附能力。用Freundlich模型分别拟合TCE吸附等温线的低浓度段和高浓度段(以Ce=500μg/L为浓度高低的分界),Freundlich指数n值呈现由大到小的趋势;TCE初始浓度越高,有机碳的吸附贡献率相对上升,而矿物质的贡献率则下降。TCE初始浓度在50~500μg/L之间、foc由0.16%增大到1%时,矿物质的吸附贡献率范围由28%~16%缩小到3%~1%之间,此时TCE初始浓度对有机碳和矿物质的吸附贡献率基本没有影响。     

包气带对三氯乙烯的吸附行为研究

有机污染物在包气带的吸附行为,直接影响有机污染物在环境中的迁移、转化等过程。采用浅层和深层包气带样品,利用批实验的方法研究不同有机碳含量的样品对三氯乙烯(TCE)的吸附行为。研究表明,包气带表层土壤比深层土壤的有机碳含量高,可能存在竞争吸附的问题,说明该土壤的吸附行为是以矿物吸附为主、有机质吸附为辅的类型;表层土壤的吸附具有较好的线性行为,不存在饱和吸附量;深层土壤有机碳含量低,其吸附为非线性的。     

土壤有机碳含量及异质性对三氯乙烯的吸附影响实验

采取北京城区表土样品和土壤标准参考样共7件,对原土样以及经H2O2氧化处理去除低聚合有机碳后的土样分别采用静态批实验方法,研究其对三氯乙烯(TCE)的等温吸附方程。实验结果表明7种土样对TCE的吸附模式均符合线性等温吸附方程,采用H2O2氧化去除土壤样品中的低聚碳,并没改变等温吸附线型,只是方程的参数发生了变化。剩余有机碳的含量仍都大于0.1%,仍然以有机碳的吸附为主;原土样、高聚碳、低聚碳对TCE吸附均表明,有机碳的含量与样品吸附TCE的能力没有明显的关系,证实不管是总有机碳、低聚碳还是高聚碳都有明显的异质性,它们所表现出来的吸附能力并不相同,有机碳结构组成的差异往往是影响其吸附的关键因素。而土壤有机碳经历矿化和腐殖化程度的差异是造成土壤有机碳结构组成差异的主要原因。     

包气带土壤组成对三氯乙烯的吸附影响研究

有机质和矿物质是包气带土壤中的主要吸附介质,其吸附特性直接影响有机污染物在环境中的迁移、转化等过程。分别采用分析纯石英砂和典型粘土矿物高岭石模拟土壤的原生矿物和粘土矿物,利用批实验的方法研究土壤中各组成部分对三氯乙烯(TCE)的吸附行为。土壤有机质的吸附行为通过全土样和矿物质的对比得出。结果表明,粘土矿物是吸附氯代烃的主要矿物质,原生矿物对氯代烃的吸附量很小;土壤有机质含量和土壤吸附量之间有很好的正相关性;土壤有机碳含量与土壤粘土矿物含量的比值是影响吸附行为的另一重要因素,比值越小,Koc值越大,土壤对TCE的亲和力就越强。由于自然界中的土壤有机质大都与矿物质形成有机质-粘土矿物结合体,据此推测有机质-矿物质结合体会影响有机质的组成和形态,从而对其吸附行为有重要作用。     

模拟有机质—矿质复合体对三氯乙烯的吸附

为了研究土壤中有机质-矿质复合体结合形式对有机污染物吸附的影响, 利用批实验的方法, 对比研究有机质-矿质复合体与无机矿物和腐殖酸简单的混合物对三氯乙烯的吸附.结果表明, 与腐殖酸相比, 高岭石和石英砂吸附三氯乙烯量很小.模拟有机质-矿质复合体吸附三氯乙烯是线性吸附, K_oc值随腐殖酸含量的增加而减小, 并且比纯腐殖酸样品的K_oc值小.有机质与矿质的相互作用影响了有机质的吸附性能.对有机质在复合体中的形态变化进行了分析, 提出了有机质-矿质复合体模型, 并对实验结果进行了合理的解释.      

鄂尔多斯盆地陆相页岩吸附规律研究

为了研究鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩的吸附能力,选取粒度为0.28~0.18mm(60~80目)的页岩样品,运用吸附等温测试实验研究了温度、压力、有机碳含量、含水饱和度对页岩吸附规律的影响,对比研究了不同气体在页岩上的吸附能力;运用Langmuir吸附模型拟合实验结果,探索了不同影响因素与拟合参数之间的相互关系。研究表明:吸附量随压力、有机碳含量的增加逐渐升高;随温度的升高而降低;在含水的情况下,气体的吸附量减小;不同气体的吸附能力大小依次为:CO2CH4N2。Langmuir吸附模型可以很好地描述测试压力范围内气体的吸附规律,根据拟合参数与温度、有机碳含量之间的线性关系,对Langmuir吸附模型进行了修正,预测出了不同深度、不同有机碳含量下的页岩气吸附量,验证了页岩气在高压下的"负吸附"现象。     

有机组分土-水分配系数的确定(英文)

有机组分的土水分配系数(Kd)是描述有机组分在地下系统中吸附特征的重要参数。同时,它也是物质运移模拟和环境评价中的主要参数之一。影响Kd的因素可概括为三个方面:土壤性质、有机组分本身特征及水相的物理化学性质。一般而言,对于非极性和弱极性有机组分,土壤中的有机质含量(foc )是影响Kd的最主要因素。但是,对于极性有机组分(POCs), 特别是在土壤有机质含量较低的情况下,土壤中矿物的种类和含量、水化学组分特征(pH、离子力等)经常在吸附过程中起重要作用。实验室内测定Kd的方法包括批实验和柱实验方法。批实验法适用于研究Kd较高情况下的吸附。在Kd较低的情况下,如低有机质土壤对极性有机污染物的吸附,土柱色谱法(SCC)是更适宜的选择。另外,可用土柱色谱法快速了解各种因素对吸附过程的影响,并获取详细的吸附和解吸信息。应用土柱色谱法时应当注意非平衡吸附和可能的柱堵塞问题。很多文献中提到结合柱实验和已有的吸附数据来预测土壤有机碳标准化的分配系数Koc(=Kd/foc)。但是,如果没有考虑吸附中特定的作用过程(如矿物吸附),对极性有机组分Koc的预测将会产生很大的误差。在环境评价中,将从一种土壤测定的Koc 应用到不同性质的土壤中,可能会导致错误的认识。在进行室内实验时,应把标准土(如Eurosoi     

三氯乙烯污染土壤的复电阻率特征和频谱参数研究

复电阻率法(complex resistivity, CR)由于其对孔隙水化学性质、固-液界面和流体含量的敏感性已成为具有良好前景的污染物识别工具。本研究选取三氯乙烯(trichloroethylene, TCE)作为典型有机污染物,利用频谱激电仪对TCE污染土壤进行了复电阻率测量,讨论孔隙水盐度、水饱和度和土壤类型对污染土壤的复电阻率特征和频谱参数影响。试验结果表明:污染土样的复电阻率均随水饱和度的降低和孔隙水盐度的减小而增大;土壤黏土含量影响孔隙水连续性,当孔隙水出现不连续状态时,实部和虚部出现大幅度变化。总充电率M随着孔隙水盐度的增加而增加,随水饱和度的降低先减后增。黏土颗粒重排导致的比表面积减小使得总充电率M减小,双电层极化加强使总充电率M升高;平均弛豫时间常数随孔隙水盐度的升高而降低,二者呈对数相关,随水饱和度变化的主要原因为可极化孔隙尺寸的变化。本研究探讨了地球物理参数与水文地质参数间的关系,为SIP方法在实际有机污染场地调查与评估提供了理论依据。     

地层温压条件下页岩储层的甲烷吸附能力

页岩气是赋存于泥页岩中的自生自储天然气,其赋存形式具有多样性,包括游离态、吸附态和少量的溶解态。其中吸附态是页岩气的主要赋存方式,占到页岩气总含量20%~85%。页岩吸附气含气量是计算页岩气资源量的关键性参数,是评价泥页岩是否具有开采价值的重要标准。国内外学者针对不同地区不同类型泥页岩做了大量的等温吸附实验,然而等温吸附实验只能开展恒定温度下的页岩吸附实验,不能研究任意温度下页岩气吸附能力。笔者选取渝东南地区4口井8个龙马溪组泥页岩样品开展气体(CH4、N2、CO2)吸附实验、有机碳含量分析、X-衍射岩矿分析、SEM扫描电镜实验,研究页岩吸附甲烷能力的主要控制因素。在高过成熟阶段,丰富的有机质发育大量的微孔隙,使得页岩对气体的吸附能力增加;在地下页岩储层含水条件下,黏土矿物主要吸附水,而有机质由于具有亲油气性,使得页岩气绝大部分吸附在页岩有机质表面,且有机质吸附甲烷等量吸附热远大于黏土矿物,因此页岩吸附甲烷最重要的内部控制因素是有机碳含量。甲烷等温吸附实验表明,随温度升高页岩吸附量显著降低,随压力增加,页岩吸附量增加,当压力达到一定值时,页岩吸附量不再随压力的增加而增加,最大甲烷吸附量随温度具有线性降低的趋势,且兰氏压力的对数与温度的倒数有很好的线性关系。基于兰氏方程,以甲烷等温吸附实验数据为基础,利用多元线性回归的方法,建立兰氏体积与w(TOC)、温度的关系及兰氏压力与温度的关系,带入兰氏方程,建立温度压力耦合控制下的扩展兰氏方程,进而计算地层温度压力条件下页岩储层吸附甲烷能力。结果表明:随深度增加,在温度压力耦合控制下,泥页岩吸附甲烷能力先增加后降低,800~1350m达到最大吸附能力;浅层压力对页岩吸附甲烷能力起主要作用,随深度的增加温度对页岩吸附甲烷能力控制作用增强;随w(TOC)增大,富有机质页岩吸附甲烷能力增加,达到最大吸附能力时的深度也随之增加。当页岩有机碳含量为1%时,页岩最大甲烷吸附量为1.6m3/t,当页岩有机碳含量为3%时,页岩最大甲烷吸附量为2.5m3/t,每增加2%的w(TOC)页岩最大吸附能力大约增加1 m3/t。     

混合菌种对地下水中三氯乙烯的生物降解和吸附解吸的实验研究

由于氯代有机溶剂的大量使用和不合理的处置 ,致使三氯乙烯 (以下简称TCE)成为地下水中常见的有机污染物。本实验以TCE为靶污染物 ,采用批试验方法 ,研究了灭菌后的混合菌种对不同浓度TCE的吸附影响。实验结果表明 :当TCE浓度在 10～ 2 0 0mg l范围内 ,TCE的吸附模式符合Cs =0 17976C2 36 39e 等温方程 ;TCE的解吸模式符合C =0 0 2 987C2 1 46 1 e 等温方程 ;吸附在 15min内平衡 ;解吸在 1h内平衡。     

土壤酶对碘离子在土壤中吸附行为的影响

以批式试验法研究了微生物、葡萄糖氧化酶、脲酶、纤维素酶及其催化底物葡萄糖、尿素和纤维素对Ⅰ-在土壤中吸附的影响,结果表明微生物能显著提高Ⅰ-吸附量,但葡萄糖氧化酶、脲酶、纤维素酶及葡萄糖、尿素和纤维素对Ⅰ-吸附并无促进作用.葡萄糖氧化酶及葡萄糖含量在小于100 mg/L时对Ⅰ-吸附无影响,1000 mg/L时与Ⅰ-呈竞争吸附;脲酶及尿素随浓度增大,对Ⅰ-吸附的抑制作用变得明显;1～1000 mg/L范围内,纤维素酶和纤维素对Ⅰ-吸附没有影响;但葡萄糖氧化酶和葡萄糖生成的中间产物可促进土壤对Ⅰ-的吸附.平衡液中溶解性有机碳(DOC)含量随时间增加而逐渐降低,有机质浓度越大,降低趋势越明显.     

黄河三角洲新生湿地土壤对营养成分和碳的扣留

研究碳的扣留和埋藏速率对全球碳收支平衡预算有重要的意义。为了研究碳的年均扣留量,2007年5月,选择黄河三角洲新生湿地的3种植被,由建林乡附近至河口布设8个剖面,在枯水季节进行剖面原位取样以及含水量、有机碳、总碳和营养成分的实验室分析测试。同时利用黄河三角洲分流河道频繁改动过程中沉积间断所形成的古土壤层作为新生湿地的时间标计算沉积物的沉积速率,从而计算出碳的加积速率。结果表明：虽然湿地沉积物碳的浓度非常低,其总碳与有机碳的浓度分别为＜2%和＜1%,其土壤的碳氮比为50～53, 远高于稳定的湿地土壤同名组分值15～25,但由于研究区较高的沉积速率,其碳的加积速率与世界其它地区的盐沼湿地相当,总碳和有机碳的加积速率分是为594～1771g/(m2·a）和58～228g/(m2·a）。且前者受控于沉积物的沉积速率,与各营养成分总量的加积速率显著相关,而后者主要与有机碳浓度以及其它营养成分Mn、Cu、Zn和Fe等呈显著正相关。该湿地土壤的营养成分可作为湿地演化的端元成分。     

生物降解作用下地下水中TCE、PCE迁移转化的数值模拟研究

根据室内三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)运移转化的土柱实验和研究区地下水化学特征,建立了研究区微生物作用下TCE、PCE迁移转化的数学模型,并进行了计算机数值模拟,模拟结果与实测值基本一致,表明本次研究建立的数学模型是正确的,研究区地下水中存在生物降解作用,为下一步有机污染的治理提供了科学依据。     

Pore structure and adsorption behavior of shale gas reservoir with influence of maturity: a case study of Lower Silurian Longmaxi formation in China

Knowledge of pore structure and adsorption capacity provides guidance for better studying the origin, hydrocarbon distribution, and productivity of shale gas reservoir. In this study, pore structure characteristics of six shale core plugs with different maturity from the Lower Silurian Longmaxi formation in south China were investigated using the Rock-eval analysis, X-ray diffraction, total organic carbon (TOC) content test, and scanning electron microscope (SEM) observation. To further investigate the influence of maturity, the adsorption behavior of gas shale was experimentally measured, with the maximal pressure being 20 MPa. Rock-eval analysis indicates that Ro is 0.67~1.34%. SEM results show that organic matter (OM) pores are abundant in high-maturity shale sample. The OM pores are mainly irregular to elliptical in shape, the size is 8~100 nm. The TOC content is 0.16~4.21% and shows a positive correlation with the BET surface area. A negative relationship exists between TOC content and average pore diameter, which indicates that abundant nanometer pores are related to the OM. A noticeable characteristic in the pore size distribution curve is that the content of micropores (pore width <?2 nm) increases with the increasing TOC content. Additionally, the thermal maturity results in significant difference in methane adsorption capacity. Maximal adsorption capacity of shale samples is also lineally correlated with TOC content, which increases with maturity. This study provides a quantitative understanding of how maturity affects pore structure and adsorption behavior of shale gas reservoir.     

Methane adsorption in the low–middle-matured Neoproterozoic Xiamaling marine shale in Zhangjiakou,Hebei

The adsorption capacity of high–over-matured shale has been widely investigated, but the adsorption capacity and the main factors influencing low–middle-matured, type II kerogen-containing, and organic-rich marine shale have been rarely explored. This research conducts organic geochemistry, mineralogical composition, adsorption isotherm tests to reveal the adsorption and main influencing factors of the different geochemistry characteristics, mineralogical compositions, temperature and pressure conditions of the low–middle-matured Neoproterozoic Xiamaling marine shale in Zhangjiakou, Hebei. The investigated shale is in a low–middle maturity stage, contains type II kerogen and is rich in organic matter. The results show that the total organic carbon (TOC) content of the Xiamaling shale is positively correlated with the methane adsorption capacity, which is the most important influencing factor on the adsorptive property of shale. The methane adsorption capacity first decreases to the minimum value as the temperature reaches 360°C equivalent Ro (EqRo = 1.0%), then increases and reaches the maximum value at 620°C (EqRo = 3.28%) and finally decreases again as the temperature rises at the last simulation stage. The mineral components exhibit an insignificant influence on the methane absorbability because of organic-matter coatings. The TOC-normalised methane adsorption capacity is positively correlated with the illite–smectite and clay-mineral contents but shows no significant correlation with brittle minerals, such as quartz. Soluble organic matter and kerogen caused the methane dissolution and adsorbtion, respectively. The strong dissolution property of the soluble organic matter is the most important cause of the larger adsorption capacity of the original shale compared with that of the residual samples. Moreover, the methane adsorption capacity of the Xiamaling shale decreases with increasing temperature, and increases with pressure below the critical pressure but decreases exceeding the critical pressure.     

Selection of hazardous waste dumpsites based on parameters effecting soil adsorption capacity – a case study

A careful selection of waste dumpsites, particularly hazardous ones, is very important for sustainable water resources management. Several laboratory experiments were carried out on the field samples to study adsorption capacity using p-dichlorobenzene (a solvent used in various industrial processes) as the test contaminant. The effect of parameters such as organic matter, clay, and iron and aluminium oxides, which are known to influence the soil adsorption capacity, are studied in the present work. Several soil samples from the Patancheru Industrial Area (Hyderabad, India) were collected and characterized. Only three soils, which had a comparatively high percentage of organic matter, clay, iron and aluminium oxide contents were used for the adsorption studies. The results clearly indicated a decrease in the adsorption capacity of the soils by as much as 75% when organic matter was removed. The other parameters such as clay and iron and aluminium oxides also play an important role in adsorption (57 and 39.8% reduction respectively). It was observed that out of the selected factors organic matter in the soils has the maximum effect regarding the adsorption of p-dichlorobenzene. Since the selected soils contain comparatively more organic matter, clay and iron and aluminium oxides in the selected industrial area, these can be used as sites for dumping hazardous waste, which can be further treated by methods like bioremediation.     

电化学循环井耦合氧化 -还原降解地下水中三氯乙烯

三氯乙烯（TCE）是一种地下水中常见的有机污染物，传统的地下水循环井修复技术虽然有效但耗时长，且需配套地面处理。文章研发了一种电化学循环井耦合修复体系，以期通过顺序化学氧化 -还原作用高效快速降解地下水中TCE。以地下水循环井为基础，通过抽水井中的地下水电解，原位提供O2和H2，投加Fe（Ⅱ） -EDTA络合物活化O2产生羟基自由基氧化降解TCE，进而利用钯催化剂催化剩余的H2还原降解TCE。在二维砂槽模拟含水层中评价了该体系的运行效果，含水层中初始TCE浓度为7.50 mg/L，经过13天的连续通电处理后，TCE浓度降低到1.65 mg/L，降解率达到78%。处理后Cl-浓度相应增加118.20 μmol/L，接近于TCE降解量（44.50 μmol/L）的3倍，证明TCE近乎完全脱氯。运行过程中，TCE平均降解速率由0~5 d的0.90 mg/(L·d) 降低到9~13 d的0.10 mg/(L·d)，氧化降解主要发生在前期阶段，钯催化还原效率较为稳定，后期两种过程降解效率都逐渐下降，主要原因是溶解态Fe（Ⅱ）浓度减少以及钯催化剂活性降低。该耦合修复体系是基于地下水循环井技术的改进，其氧化 -还原作用机理有望实现地下水中多种不同有机污染物的降解。     

岩溶山区土地利用方式对土壤活性有机碳及其分布的影响

对重庆中梁山不同土地利用方式下的0～50cm土壤活性有机碳含量和分布进行研究。结果表明:不同利用方式土壤有机碳(SOC)含量大小顺序为:竹林＞菜地＞草地＞林地＞园地＞弃耕地,且均表现为0～20cm层大于20～50cm层;土壤溶解性有机碳(DOC)含量平均值大小顺序为:林地＞竹林＞弃耕地＞草地＞园地＞菜地,土壤溶解性有机碳占土壤有机碳的比例随土层深度增加而增加;土壤易氧化有机碳(EOC)含量及其剖面分布与土壤有机碳含量变化相一致,相关分析表明,两者的相关性达到极显著水平(R=0.852,P＜0.0001),对土壤有机碳变化反应敏感。